Batteri

Kemin i ett batteri

Ett batteri kan bestå av en eller flera celler. Varje cell har en anod, en katod och en elektrolyt. Elektrolyten är det viktigaste materialet i batteriet. Den är ofta en typ av syra och kan vara farlig att röra vid. Anoden reagerar med elektrolyten för att producera elektroner (detta är den negativa eller -änden). Katoden reagerar med elektrolyten och tar emot elektroner (detta är den positiva eller + sidan). En elektrisk ström uppstår när en tråd förbinder anoden med katoden och elektronerna rör sig från den ena änden till den andra. (Men ett batteri kan skadas av bara en tråd som förbinder de två ändarna, så det behövs också en belastning mellan de två ändarna. Lasten är något som bromsar upp elektronerna, och gör vanligtvis något användbart, som en glödlampa i en ficklampa eller elektroniken i en miniräknare).

Elektrolyten kan vara flytande eller fast. Ett batteri kallas våtcellsbatteri eller torrcellsbatteri, beroende på vilken typ av elektrolyt det är.

De kemiska reaktioner som sker i ett batteri är exoterma reaktioner. Denna typ av reaktion ger upphov till värme. Om du till exempel låter din bärbara dator vara påslagen under en längre tid och sedan rör vid batteriet blir det varmt eller hett.

Ett uppladdningsbart batteri laddas genom att vända den kemiska reaktionen som sker i batteriet. Men ett uppladdningsbart batteri kan bara laddas ett visst antal gånger (laddningstid). Inte ens inbyggda batterier kan laddas för alltid. Dessutom minskar batteriets förmåga att hålla en laddning en aning varje gång det laddas. Icke-uppladdningsbara batterier bör inte laddas eftersom olika skadliga ämnen kan läcka ut, t.ex. kaliumhydroxid.

Cellerna kan kopplas samman för att skapa ett större batteri. Att koppla ihop plusdelen av en cell med minusdelen av nästa cell kallas att koppla dem i serie. Spänningen för varje batteri adderas. Två sexvoltsbatterier som kopplas i serie ger 12 volt.

Att koppla ihop plus från en cell med plus från den andra och minus från minus till minus kallas för att koppla dem parallellt. Spänningen förblir densamma, men strömmen läggs ihop. Spänningen är det tryck som pressar elektronerna genom ledningarna, den mäts i volt. Strömmen är hur många elektroner som kan gå samtidigt, den mäts i ampere. Kombinationen av ström och spänning är batteriets effekt (watt = volt x ampere).

Batterier kopplade parallellt - visas i en schematisk bild och en ritning.

Batteristorlekar

Batterier finns i många olika former, storlekar och spänningar.

AA-, AAA-, C- och D-celler, inklusive alkaliska batterier, har standardstorlekar och -former och har cirka 1,5 volt. Spänningen i en cell beror på de kemikalier som används. Den elektriska laddning som den kan leverera beror på hur stor cellen är, samt vilka kemikalier. Den laddning som ett batteri levererar mäts vanligtvis i amperetimmar. Eftersom spänningen förblir densamma innebär mer laddning att en större cell kan leverera mer ampere eller fungera längre.

Historia

Det första batteriet uppfanns i 1800 av Alessandro Volta. Nuförtiden kallas hans batteri för voltaiska stapeln.

I små, moderna batterier är vätskan fastlåst i ett slags pasta och allt är placerat i ett förseglat hölje. På grund av detta kan ingenting läcka ut ur batteriet. Större batterier, t.ex. bilbatterier, har fortfarande vätska inuti och är inte förseglade. En typ av batteri som använder smälta salter som elektrolyt uppfanns under andra världskriget.

Typer av batterier

• Torra celler, celler som inte innehåller någon vätska (eller innehåller en immobiliserad vätska, t.ex. en pasta eller gel) som elektrolyt.
• Primärcell, celler som inte kan laddas på nytt
• Alkalibatteri, "alkaliskt", inte uppladdningsbart
• Kvicksilverbatteri, inte uppladdningsbart
• Leclanche-batteri, "super heavy duty", inte uppladdningsbart
• Litiumbatteri, inte uppladdningsbart, "myntcell".
• Silveroxidbatteri, inte uppladdningsbart, klockbatteri
• Voltaic pile, Allesandro Voltas första batteri
• Sekundärcell, celler som kan laddas på nytt
• Förseglat blybatteri
• Litiumjonbatteri, uppladdningsbart, används i mobiltelefoner och bärbara datorer.
• Nickelkadmiumbatteri, "NiCd", uppladdningsbart
• Nickelmetallhydridbatteri, "NiMH", uppladdningsbart
• Nickel-zink-batteri

• Våta celler, celler som innehåller vätska som elektrolyt.
• Blybatteri, uppladdningsbart, bilbatteri
• Nickel-järn-batteri, uppladdningsbart, Edison-batteri
• Bränslecell, laddas genom att tillsätta bränsle

Ovanifrån av bilbatteri

Alternativ till batterier

Bränsleceller och solceller är inte batterier eftersom de inte lagrar energin i dem.

En kondensator är inte ett batteri eftersom den inte lagrar energin i en kemisk reaktion. En kondensator kan lagra elektricitet och skapa elektricitet mycket snabbare än ett batteri, men det kostar vanligtvis för mycket att göra den lika stor som ett batteri. Forskare och kemiingenjörer arbetar för att göra bättre kondensatorer och batterier för elbilar.

Små elektriska generatorer som manövreras med händer och fötter kan ge ström till små elektriska apparater. Klockradioapparater, facklor med urverk och liknande apparater har också en upprullningsfjäder för att lagra mekanisk energi.